木塑複合材料 ：用途廣泛的環保材料
2016-09-08 8:20:28 點擊：
木塑複合材料是以廢舊塑料
、木粉（如木屑
、竹粉、稻殼
、秸梗等）為原料
，按一定比例混合
，並添加特製的助劑．經高溫
、擠壓
、成型等工藝製成的一種新型複合材料
。其性能優良
，用途廣泛
、利於環保
，有廣闊的發展前景
，值得大力研發推廣
。
木塑複合材料的加工工藝和性能特點
木塑材料的技術特點是把兩大類差別較大的不同材料相互混合在一起．即將木材 、塑料合二為一製成複合材料 。
木粉(或農作物的纖維粉末)作為塑料的一種有機填料 具有來源廣泛 、價格低廉 、密度低 、絕緣性好等許多其他無機填料所無法比擬的優良性能 ，但它並沒有像無機填料那樣得到廣泛應用 。主要原因在於 ：一是與基體樹脂的相容性較差 ：二是在熔隔的熱塑性塑料中分散效果差 ，造成流動性差和擠出成型加工困難 。由於木粉中主要成分是纖維素．含有大量的羥基 ，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內氫鍵使木粉具有吸水性．且極性很強 。而熱塑性塑料多數為非極性 ，具有流水性 ，所以兩者之間的相容性較差 ，界麵的粘接力很小 ，需要通過添加劑改性塑料和木粉的表麵．提高它們之間界麵的親和力 。改性的木粉具有增強性質 ，能夠很好地傳遞填料與塑料之間的應力 ，從而達到增強複合材料強度的作用 。
擠出成型 、熱壓成型 、注射成型是加工木塑複合材料的主要成型方法 。由於擠出成型加工周期短 、效率高 因此擠出成型方法是一種較為常用的工藝路線 。
從木塑複合材料工藝技術特點來看 ，主要存在以下幾類 ：按原料來分 ，一類使用的塑料原料為純塑料或商業級塑料 ：另一類是使用具有一定特性的單組分廢舊塑料 。按加工工藝來分．一類是二步成型法．即塑料與木粉混合後直接進行成型加工 。
從成型機理來看 ，一類是物理成型．即使用熱隔性粘合劑．在成型過程中將塑料與木粉粘合在一起 ；另一類是物理化學成型．即通過加入添加劑．在壓力和溫度的控製下．使原料混合物同相對低分子的添加劑一起轉變為高分子狀態的網狀纖維材料 。采用這種工藝製成的材料．內部結構完全是融合後重生的網狀分子結構 ，比其他工藝生產出的木塑產品的抗彎、抗壓 、抗衝擊強度要好 。
目前木塑複合材料具有好下優點 ：(1)易於加工 。木塑複合材料內含聚酯和纖維．因此具有同木材相類似的加工性能．可鋸 、可釘 、可刨．使用木工工具即可完成 。且握釘力明顯優於其他合成材料 ：(2)強度高 、耐用性好 。木塑複合材料具有較好的彈性模量 。此外．由於內含木質纖維並經樹脂固化．因而具有與硬木相當的抗壓 、抗衝擊等物理機械性能 ，並且其耐用性明顯優於普通木質材料 ：(3)耐水 、耐腐蝕 。木塑材料及其產品可抗強酸堿．耐水 、耐腐蝕．並且不繁殖細菌．不易被子蟲蛀．不長真菌 ：(4)可調整性強 。通過加入不同的助劑 ，聚酯可以發生聚合 、發泡 、固化 、改性等變化．從而改變木塑材料的密度、強度等特性．符合抗老化 、防靜電 、阻燃等特殊要求 ：(5)原料來源廣泛 。木塑材料除了使用一定數量的助劑以外．95％以上的原料均為聚酯和木質纖維．其來源廣泛 、價格低廉 。
木塑複合材料的應用領域
木塑材料應用於包裝行業主要是托盤 、包裝箱 、集裝器具等 。僅以托盤為例 ，目前．北美地區托盤用量每年高達2億多個 ；日本托盤用量每年約600萬個 。據預測 ，今後幾年內我國木托盤的年平均使用量可能會突破2000萬個．因而在國內有很大的市場需求 。
木塑材料具有耐潮 、防蟲蛀等特點 ，適用於倉儲行業使用的貨架鋪板 、枕木 、鋪梁 、地板等 。在我國倉儲行業應用木塑材料雖然剛剛開始．但需求量卻在迅速增加 。
木塑材料製成的涼亭 、座椅 、花盆 、垃圾桶等具有防水 、防潮 、防腐的特點．而且壽命長、價格低 ；用木塑複合材料製作房屋 、室外地板 、陽光房 、碼頭 、護欄等產品已在國外開始起步 。
另外．應用木塑複合材料研發汽車內飾 、複合管材 、鐵路枕木 、電纜護管 、井蓋等產品．也正從論證階段步入到應用測試階段 ，相信在不遠的將來 ，木塑產品的應用領域仍將進一步擴大 。
國外木塑複合材料技術現狀與發展趨勢
木塑複合材料技術雖然提出較早 ，但真正開始研究並應用卻不過才有十幾年的時間 。相對而言 ，一些歐美國家應用相對較多 ，並有數十家企業和研究機構從事生產和研發工作 。比較著名的有DURYINC公司 、ONYX公司 、TimTech INC公司、DAVID STANDARD製造廠等 。
目前木塑複合材料在北美地區的使用已具相當規模 ，其應用領域也由比較簡單的低附加值產品向相對複雜的高附加值產品如房屋 、建築 、管材等方向發展．木塑複合材料技術也因市場的發展而日趨成熟 ，特別是在混料 、成型、溫控 、速度 、切割 、配方等方麵進行了大幅度的革新和改進．使之更加適合原料來源現狀 ，並有效地提高了強度．降低了成本 。以位於多倫多市的一家加拿大與美國合資公司為例 ，到1999年底已擁有各類木塑生產線43條 ，並計劃為具有高附加值的新型產品另外投入66條生產線 ，投資總額約3564萬美元．年產值接近5億美元 。
有關專家認為．隨著木塑材料技術的不斷發展．其發展趨勢可能會在以下幾方麵突破 ：(1)原料選用向大範圍方向發展 。將回收的單組分廢lEl塑料(PE 、PP 、PVC 、ABS等)清洗後．加入特定的改性劑即可進行木塑產品的加工製造 ：(2)開發專用設備 。加工方式由單一的螺杆擠出向其他傳統塑料加工方向發展．由水冷成型向空氣冷卻成型發展 ，由單一擠出型材向複合共擠 、包裹共擠方向發展 ；(3)革新加工工藝 。引入發泡工藝技術．從高泡向低泡 、微發泡方向發展 ；(4)產品由低附加值(如木塑托盤 、倉儲地板)向高檔方向(如室內裝飾材料)發展 ，進一步提高增效 。
木塑複合材料的加工工藝和性能特點
木塑材料的技術特點是把兩大類差別較大的不同材料相互混合在一起．即將木材 、塑料合二為一製成複合材料 。
木粉(或農作物的纖維粉末)作為塑料的一種有機填料 具有來源廣泛 、價格低廉 、密度低 、絕緣性好等許多其他無機填料所無法比擬的優良性能 ，但它並沒有像無機填料那樣得到廣泛應用 。主要原因在於 ：一是與基體樹脂的相容性較差 ：二是在熔隔的熱塑性塑料中分散效果差 ，造成流動性差和擠出成型加工困難 。由於木粉中主要成分是纖維素．含有大量的羥基 ，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內氫鍵使木粉具有吸水性．且極性很強 。而熱塑性塑料多數為非極性 ，具有流水性 ，所以兩者之間的相容性較差 ，界麵的粘接力很小 ，需要通過添加劑改性塑料和木粉的表麵．提高它們之間界麵的親和力 。改性的木粉具有增強性質 ，能夠很好地傳遞填料與塑料之間的應力 ，從而達到增強複合材料強度的作用 。
擠出成型 、熱壓成型 、注射成型是加工木塑複合材料的主要成型方法 。由於擠出成型加工周期短 、效率高 因此擠出成型方法是一種較為常用的工藝路線 。
從木塑複合材料工藝技術特點來看 ，主要存在以下幾類 ：按原料來分 ，一類使用的塑料原料為純塑料或商業級塑料 ：另一類是使用具有一定特性的單組分廢舊塑料 。按加工工藝來分．一類是二步成型法．即塑料與木粉混合後直接進行成型加工 。
從成型機理來看 ，一類是物理成型．即使用熱隔性粘合劑．在成型過程中將塑料與木粉粘合在一起 ；另一類是物理化學成型．即通過加入添加劑．在壓力和溫度的控製下．使原料混合物同相對低分子的添加劑一起轉變為高分子狀態的網狀纖維材料 。采用這種工藝製成的材料．內部結構完全是融合後重生的網狀分子結構 ，比其他工藝生產出的木塑產品的抗彎、抗壓 、抗衝擊強度要好 。
目前木塑複合材料具有好下優點 ：(1)易於加工 。木塑複合材料內含聚酯和纖維．因此具有同木材相類似的加工性能．可鋸 、可釘 、可刨．使用木工工具即可完成 。且握釘力明顯優於其他合成材料 ：(2)強度高 、耐用性好 。木塑複合材料具有較好的彈性模量 。此外．由於內含木質纖維並經樹脂固化．因而具有與硬木相當的抗壓 、抗衝擊等物理機械性能 ，並且其耐用性明顯優於普通木質材料 ：(3)耐水 、耐腐蝕 。木塑材料及其產品可抗強酸堿．耐水 、耐腐蝕．並且不繁殖細菌．不易被子蟲蛀．不長真菌 ：(4)可調整性強 。通過加入不同的助劑 ，聚酯可以發生聚合 、發泡 、固化 、改性等變化．從而改變木塑材料的密度、強度等特性．符合抗老化 、防靜電 、阻燃等特殊要求 ：(5)原料來源廣泛 。木塑材料除了使用一定數量的助劑以外．95％以上的原料均為聚酯和木質纖維．其來源廣泛 、價格低廉 。
木塑複合材料的應用領域
木塑材料應用於包裝行業主要是托盤 、包裝箱 、集裝器具等 。僅以托盤為例 ，目前．北美地區托盤用量每年高達2億多個 ；日本托盤用量每年約600萬個 。據預測 ，今後幾年內我國木托盤的年平均使用量可能會突破2000萬個．因而在國內有很大的市場需求 。
木塑材料具有耐潮 、防蟲蛀等特點 ，適用於倉儲行業使用的貨架鋪板 、枕木 、鋪梁 、地板等 。在我國倉儲行業應用木塑材料雖然剛剛開始．但需求量卻在迅速增加 。
木塑材料製成的涼亭 、座椅 、花盆 、垃圾桶等具有防水 、防潮 、防腐的特點．而且壽命長、價格低 ；用木塑複合材料製作房屋 、室外地板 、陽光房 、碼頭 、護欄等產品已在國外開始起步 。
另外．應用木塑複合材料研發汽車內飾 、複合管材 、鐵路枕木 、電纜護管 、井蓋等產品．也正從論證階段步入到應用測試階段 ，相信在不遠的將來 ，木塑產品的應用領域仍將進一步擴大 。
國外木塑複合材料技術現狀與發展趨勢
木塑複合材料技術雖然提出較早 ，但真正開始研究並應用卻不過才有十幾年的時間 。相對而言 ，一些歐美國家應用相對較多 ，並有數十家企業和研究機構從事生產和研發工作 。比較著名的有DURYINC公司 、ONYX公司 、TimTech INC公司、DAVID STANDARD製造廠等 。
目前木塑複合材料在北美地區的使用已具相當規模 ，其應用領域也由比較簡單的低附加值產品向相對複雜的高附加值產品如房屋 、建築 、管材等方向發展．木塑複合材料技術也因市場的發展而日趨成熟 ，特別是在混料 、成型、溫控 、速度 、切割 、配方等方麵進行了大幅度的革新和改進．使之更加適合原料來源現狀 ，並有效地提高了強度．降低了成本 。以位於多倫多市的一家加拿大與美國合資公司為例 ，到1999年底已擁有各類木塑生產線43條 ，並計劃為具有高附加值的新型產品另外投入66條生產線 ，投資總額約3564萬美元．年產值接近5億美元 。
有關專家認為．隨著木塑材料技術的不斷發展．其發展趨勢可能會在以下幾方麵突破 ：(1)原料選用向大範圍方向發展 。將回收的單組分廢lEl塑料(PE 、PP 、PVC 、ABS等)清洗後．加入特定的改性劑即可進行木塑產品的加工製造 ：(2)開發專用設備 。加工方式由單一的螺杆擠出向其他傳統塑料加工方向發展．由水冷成型向空氣冷卻成型發展 ，由單一擠出型材向複合共擠 、包裹共擠方向發展 ；(3)革新加工工藝 。引入發泡工藝技術．從高泡向低泡 、微發泡方向發展 ；(4)產品由低附加值(如木塑托盤 、倉儲地板)向高檔方向(如室內裝飾材料)發展 ，進一步提高增效 。
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